Интеллектуальные здания - современные реалии жизни и работы

Первый раз я столкнулся с понятием "интеллектуальное здание" в начале 90-х годов, работая над проектом автоматизации банковского комплекса в рамках тендера, организованного одним из наших самых центральных банков.

Тогда пришлось проектировать центр управления совершенно нового и незнакомого мне объекта - интеллектуального здания главного офиса банка. Что это такое, никто точно не знал, но представлялось что-то типа космической станции или "Соляриса" Лема - специально организованной, замкнутой и самодостаточной системы, доброй и заботливой к ее обитателям и стойкой к воздействиям окружающей среды. В то время о таких сложных объектах имелись лишь отрывочные сведения в виде анонсов проектов, но до реализации в полном масштабе ни один из отечественных проектов не был доведен.

Как тогда, так и сейчас не существует единого понятия, что же такое интеллектуальное здание. В связи с технологическими сложностями и высокой стоимостью полномасштабной интеллектуализации всего здания, понятие ИЗ стараниями системных интеграторов искусственно сужено до термина (по их мнению, не совсем удачного) для обозначения зданий с установленной в них структурированной кабельной системой (СКС). Такая система закладывается в здание еще на стадии его строительства. Она позволяет передавать сигналы от всех кабельных систем связи и управления здания, в том числе голос, данные, видео, пожарную и охранную сигнализацию, и т. п. Но первую брешь в этом упрощенном подходе пробили широко применяемые беспроводные средства связи, и понятие СКС (SCS) расшифровывается теперь как "структурированная система связи". Такая расшифровка связана не только с тем, что СКС может передавать трафик различных типов, но и с тем, что система дополняется беспроводными средствами связи, например, из семейства WaveLAN. Они позволяют быстро развернуть сеть как внутри, так и вне здания. Кстати, в России, в отличие от всего остального мира, продукты WaveLAN применяются преимущественно для организации сети вне помещения. Но главным в ИЗ, как мне кажется, являются не только телекоммуникации, позволяющие объединить все системы в единое целое, но и сами эти системы - оригинальные программно-аппаратные решения их реализации.

Для каждого вида деятельности используется свой проект ИЗ, наиболее полно соответствующий специфическим требованиям организации-заказчика. В частности, для офисных зданий предприятий (учреждений) изменения в структуре занятости работников (см. рис. 2 [1]) накладывают свой отпечаток на местоположение, эстетику и обеспечивающие подсистемы здания, которое превращается в коммуникационный центр данной организации.


Рисунок 2.

Например, для центральных офисов транснациональных корпораций компания IBM продвигает свою концепцию Geoplex - центра для организации удаленной работы, оборудованного высокоскоростной сетью, средствами проведения конференций и другими бизнес-службами, и предоставляющего работникам, которые по роду своей деятельности вынуждены много разъезжать, различные дополнительные возможности. Первым потребителем продуктов IBM стала компания Air Canada, принявшая концепцию Geoplex для своих бизнес-центров Maple Leaf. Ожидается, что с развитием интеллектуальных сообществ центры типа Geoplex станут их деловыми центрами.

Для больничных комплексов, наоборот, характерно постоянное присутствие пациентов и обслуживающего медицинского персонала. Поэтому в их ИЗ необходим комплекс круглосуточно и надежно функционирующих интегрированных систем почти во всех помещениях. То же относится и к учебным центрам.

Какие же типы интеллектуальных зданий можно предложить для рассмотрения российскому заказчику?

ИЗ административного или промышленного назначения

Эти типы зданий являются наиболее проработанными как в концептуальном, так и в практическом плане. Каждая современная корпорация в той или иной степени стремится к созданию таких ИЗ для своих центральных офисов и представительств.

У нас в России одним из первых промышленных ИЗ можно считать новое здание офиса компании "Анкей". При его создании реализована методика поэтапной интеллектуализации здания, где теперь размещаются все пять предприятий холдинга, учебный центр и демонстрационный зал. "Мы начали с объединения компьютерных и телефонных сетей. Интегрируя передачу данных всех инженерных систем, обеспечивая доступ персонала в помещения при помощи смарт-карточек, мы превращаем старинный дом, некогда принадлежавший купцам Бахрушиным, в современное "интеллектуальное здание"", - говорит руководитель предприятия "Анкей/Центр технической поддержки" Евгений Назаров.

Основными подсистемами ИЗ "Анкей" являются:

• Подсистема управления работой предприятия, основанная на интеграции СУБД Oracle, электронной почты Digital LinkWorks и ПО автоматизации делопроизводства "КРОН" компании "Анкей". Эти программные продукты автоматизируют деятельность подразделений компании, в том числе бухгалтерии, плановой и кадровой служб.
  
• Основные вычислительные средства информационной системы - серверы Digital, работающие под управлением ОС Digital Unix и Windows NT. Для их питания используются ИБП Profil 15NT и резервные устройства меньшей мощности.
  
• Базовая сеть ATM (155 Мбит/с), связывающая четыре этажа здания. Применяются высокоскоростной коммутатор Digital GIGAswitch/ATM, многомодовые волоконно-оптические кабели и новые модели концентраторов DEChub 900 с высокоскоростной шиной VN. 350 компьютеров пользователей включены в разделяемые или коммутируемые сегменты ЛС Ethernet (10 Мбит/с).
  
• Структурированная кабельная система фирмы RIT Technologies объединяет информационные потоки компьютерных и телефонных сетей, охранной и пожарной сигнализации, системы контроля доступа персонала. Ее особенностью является применение продукта PatchView, позволяющего осуществлять контроль и мониторинг соединений физического уровня.
  

(Данные из http://www.ankey.ru/ietf//dtd html/en)

Специалистам компании осталось создать единый центр управления всеми системами, разработать интегрированный пакет управляющих программ, и тогда здание будет действительно отвечать основным требованиям к ИЗ.

И другие ведущие системные интеграторы России создают проекты промышленных ИЗ по похожим планам, что подтверждает возможность выработки и использования единых стандартов ИЗ в административно-промышленных комплексах.

Центры знаний - университеты и студенческие городки

Идея интеллектуализировать в первую очередь учебные учреждения выглядит бесспорной, но в условиях российской действительности и реального бюджета на образовательные нужды ее реализация в ближайшие годы под большим вопросом.

А что "за бугром"? В качестве примера комплекса учебного ИЗ можно привести новый студенческий городок Технологического института провинции Британская Колумбия (BCIT) в Ванкувере. В здании стоимостью 35 млн. долларов сможет ежегодно размещаться до 10 тыс. студентов.

В восьмиэтажном здании BCIT имеется по два кабельных шкафа на каждом этаже. Структурированная кабельная система включает волоконно-оптические соединения между магистралью и серверами, а соединения нагрузочных участков выполнены из медного кабеля категории 5. Волоконно-оптическая магистраль представляет собой АТМ-линию со скоростью передачи 155 Мбит/с, а АТМ-ответвления к настольным компьютерам имеют пропускную способность 25 Мбит/с.

Для коммутации и поддержки инфраструктуры использованы серверы Multiprotocol Switched Services (MSS) компании IBM. Эмуляция локальных сетей позволяет в некоторых местах применять соединения TokenRing и Ethernet. Некоторые сегменты Token Ring задействованы для поддержки принтеров и унаследованных ПК, тогда как коммутируемые участки Ethernet - для соединения с компьютерами Indy компании Silicon Graphics, применяющимися для работы с графическими приложениями высокого уровня. Такая быстрая сеть дает возможность пропускать большое количество видеоинформации, так как институт является абонентом службы Ubiquity компании BC Tel, обеспечивающей передачу полномасштабного видео между университетскими городками или другими местами.

Помещения для проведения видеоконференций оборудованы в духе высоких технологий. Например, если кто-то нажимает кнопку на микрофоне, желая что-то сказать, видеокамера автоматически наводится на это место. Система включает два сервера Novell NetWare 4.1, сервер IBM PC Server 520 и программу распространения мультимедиа Dynacom, работающую под управлением NT Server. Сервер Dynacom позволяет коммутировать 10 ресурсов в здании. Например, инструктор может подключиться к удаленному клиенту на настольном ПК с Windows 95 и управлять плейером видеокассет и проектором. В нем объединены также система наблюдения и почтовая система.

Все эти средства не только образуют высокоскоростную компьютерную сеть, но и позволяют управлять такими системами, как отопительная, вентиляционная, защиты, телевизионных мониторов и считывателей карточек, которые построены на волоконных кабелях.

Средства для управления механическими устройствами и повышения производительности труда представляют собой две сближающиеся системы, стандартные для интеллектуальных зданий. При этом, например, стремление построить энергосберегающее здание сочетается с интегрированием средств высокой технологии непосредственно в инфраструктуру. Такая энергосберегающая система следит за присутствием людей в помещении, отключая отопление и освещение, как только люди его покидают.

Еще одним шагом в эволюции ИЗ является интеграция инфраструктуры - голосовой, информационной и видеослужб, а также HVAC (система отопления, кондиционирования и вентиляции) - в объединенную кабельную систему.

Единая кабельная система Systimax компании Lucent (AT&T Bell Labs), которая используется в институте BCIT, работает с HVAC компании Johnson Controls.

Кабельная система помогла реализовать инфо-выход, через который в одну и ту же сеть подключаются устройства всех типов. Это означает, что все телефоны, ПК, телевизоры и принтеры могут быть подключены к разъемам одного и того же типа, устанавливаемым в каждой комнате. Некоторые устройства, например телевизионные приемники, оборудуются небольшим адаптером, позволяющим подключить их к таким разъемам.

Летом прошлого года компания IBM ассигновала свыше 1,8 млн. долл. на компьютерную и сетевую аппаратуру и ПО для института BCIT, включая четырехпроцессорный параллельный сервер для предприятий System 390 модели 9672-R41, который может обработать примерно 40 млн. команд в секунду, имеет оперативную память объемом 512 Мбайт и жесткий диск емкостью 4 Гбайт. Институт станет региональным центром (Pacific Northwest Porting Center) компании IBM, где разработчики ПО из Западной Канады и Северо-Западного региона США смогут тестировать приложения на системах IBM. (Данные из http://win.www.osp.ru/cw/1997/15/049.html.)

Может быть, нашим гигантам компьютерного бизнеса пересмотреть свою политику и не только привлекать студентов в качестве недорогой рабочей силы, но и создавать свои региональные центры в модернизируемых ими учебных заведениях России?

Медицинские центры - насущная необходимость в ИЗ

Наиболее близкой и понятной всем нам является идея активного внедрения проектов ИЗ в медицину. Здесь наиболее полно проявляется положительное влияние информационных технологий на жизнь людей. Во-первых, ИЗ больницы обеспечивает условия работы для врачей и медицинского персонала, а во-вторых, здание и все его системы заботятся о пациентах клиники, следят за их состоянием, гарантируют заботу и уход. Но при этом должна достигаться основная цель нашей системы здравоохранения - обеспечить пациентам наилучшее лечение и уход по возможно более низким ценам. В рамках ИЗ это возможно обеспечить путем снижения затрат в таких областях, как обход пациентов, лечебные процедуры, эксплуатационные и административные расходы.

Особенность современных методик медицинского обследования - это большой объем данных, обработать который при дистанционной диагностике довольно сложно. Файлы изображений часто приходится передавать в электронном виде. В этом случае средства приема и передачи данных должны обладать высокой пропускной способностью.

Целью номер один является построение системы, которая предоставляет практически всю имеющуюся клиническую информацию о больном любому врачу, в каком бы помещении госпиталя он ни находился. Врач при этом может работать у койки больного, у себя дома или в своем кабинете. Важно также обеспечение доступа всем врачам к полной базе данных больницы.

Наилучшим решением этих проблем является беспроводная сеть на базе портативных компьютеров.

Например, в больнице Св. Иосифа в Денвере (Колорадо) беспроводные портативные компьютеры были включены в существующую локальную сеть, которая обеспечила доступ практически ко всем приложениям, используемым в больнице. Вычислительная сеть с пропускной способностью 10 Мбит/с работает на базе оптической магистрали и имеет конфигурацию звезды. Сеть охватывает восемь зданий в пределах больничного городка. К магистрали подсоединены интеллектуальные концентраторы 28468B производства Hewlett Packard, которые передают данные настольным компьютерам по неэкранированной витой паре (UTP). Маршрутизатор AGS+ производства Cisco обеспечивает связь сети с внешним миром, а для сегментации сети используется коммутатор EliteSwitch/1 производства SMC.

Больница также обеспечена связью с рядом клиник и страховых компаний (например Kaiser Permanente) через T-1 и оптический канал. Доступ к Internet осуществляется через frame relay.

При создании больничной системы наиболее серьезным препятствием оказалась конструкция здания больницы. Однако решение на основе беспроводной вычислительной сети позволило обойти это препятствие и добиться снижения темпов роста затрат - как капиталовложений в оборудование, так и стоимости кабельных работ. Это решение особенно актуально для российских больниц, большинство из которых размещается и еще долго будет размещаться в старых помещениях.

Пользователи беспроводных сегментов имеют доступ ко всем системам госпиталя в точности такой же, как и у пользователей ПК, подключенных к кабельной сети. Лаборатории, банк крови, архив историй болезни - все эти подразделения объединены единой средой Ethernet. Еще один плюс системы состоит в том, что медсестры могут заносить информацию о пациенте непосредственно в сеть на ходу, толкая перед собой столик - связь с сетью при этом не теряется. Новая гибкая система удобна и для врачей: доктор, войдя в кабинет, сразу подходит к компьютеру, открывает историю болезни пациента и выясняет, что происходило с больным в течение последних суток. Кроме того, мониторинг состояния больного осуществляет система анализа, установленная также на беспроводной сети.

(Данные из http://win.www.osp.ru/lan/lan_1_96/source/ medecine.html.)

Интеллектуальное жилище

Может быть, глядя на наши невзрачные бетонные коробки домов и ободранные подъезды спальных районов, трудно поверить в идею их интеллектуализации, но, оглядываясь на другие страны и учитывая ударные темпы внедрения информационных технологий в России, мы вправе рассчитывать на ее осуществимость уже в ближайшем будущем. На Западе предприимчивые домовладельцы и инженеры, конструирующие по их заказу современные ИЗ, предусматривают в своих проектах не только вполне традиционные системы, вроде отопительной, вентиляционной, кондиционирования и электропитания, но и стремятся создать конструкции, менее подверженные влиянию времени. Они включают непосредственно в строительные планы прокладку прогрессивных типов проводки и сетевых кабелей. И изначально закладывают возможности подключения к ним всех существующих и перспективных информационных, бытовых, охранных и других систем.

Например, в рамках службы Info-Structure компания IBM продвигает на рынок свою концепцию "умного дома". Продукт Info-Structure включает кабельную систему и аппаратуру, такую как сетевые порты, размещаемые в жилых комнатах, главных спальнях, домашних офисах или кухнях. Каждый сетевой порт состоит из двух коаксиальных кабелей RG6 и трех кабелей категории 5 плюс дополнительный выход для будущих модуляторов, преобразователей VGA и электронных устройств домашней автоматизации. Также IBM предлагает строителям и разработчикам недвижимости свою службу Interactive Community, которая организует Web-узел, чтобы обеспечить информацию о различных новостях, карты и сведения о местных предприятиях и службах, электронную доску объявлений для местных групп по интересам, а также, чтобы предоставить родителям возможность связываться с учителями и просматривать домашние задания своих детей.

(Данные из http://win.www.osp.ru/cw/1997/15/049.html.)

В этой связи важно отметить два пересекающихся направления в интеллектуализации жилищ. Первое связано с перенесением рабочего места специалиста из офиса фирмы - домой. Второе предполагает сделать максимально комфортной и безопасной его жизнь и досуг. О наших подходах к интеллектуализации жилища можно прочитать в материалах этого выпуска.

Вместо заключения

Технологическая база для создания ИЗ (строительные, информационные технологии) сегодня готова к применению в полномасштабных проектах. Руководителю любого ранга должно быть понятно, что размещение офиса его фирмы в ИЗ не только удобно и престижно, но и экономически выгодно.

Например, специалисты IBM утверждают, что в зданиях, ориентированных на использование средств высоких технологий, облегчается подключение к сети: "Мы можем перемещать людей, но не стены. Появилась возможность перемещать аппаратуру, не вскрывая полы". То есть, при реализации концепции ИЗ снизится стоимость производства расширений, перемещений и изменений в сети. Реально компании могут рассчитывать на 30-50-процентное сокращение статьи рабочего бюджета, выделенной на работы по модификации сети. А энергосбережение, безопасность, амортизационные расходы… Выгоды от гибкости ИЗ подтверждают и графики, приведенные на рис. 3 [1].


Рисунок 3.

Что же сдерживает развитие сети ИЗ в России? Можно выделить следующие причины:

1. Непонимание владельцами фирм и руководителями учреждений насущной необходимости внедрения ИЗ во все сферы жизни россиян. Особенно при переходе в третье тысячелетие.
   
2. Отсутствие достаточных средств, особенно в здравоохранении и образовании, на создание таких зданий.
   
3. Дефицит в России (кроме нескольких московских фирм - системных интеграторов) исполнителей для реализации таких сложных проектов.
   

Все эти проблемы исправимы, самое главное - направить общественное мнение на их решение. Примеры реализации технических задач и описания конкретно используемых средств и систем для построения и эксплуатации ИЗ представлены в статьях приложения. Конечно, это лишь поверхностный взгляд на явление ИЗ, расширить и дополнить картину помогут ваши отзывы и материалы.

Я все-таки оптимист и надеюсь, что по мере того, как Земля становится единым целым, инфо-выход, позволяющий соединить любого ее жителя с остальным миром высокоскоростных широкополосных коммуникаций, сделается не менее привычным, чем простая электрическая розетка. И не только далекая Малайзия, но хотя бы Москва в третьем тысячелетии преобразуется в город ИЗ - первый интеллектуальный город России.

А вы готовы интеллектуализировать дома, в которых вы живете и работаете? Жду ваших отзывов по адресу: alexand@computerra.ru.